Sucul Yaşam Kuşakları
Karasal ekosistemlerin enlemlere göre zonlaşması çok belirgin iken sucul ekosistemlerde zonlaşma belirgin değildir.
Sucul ekosistemlerde fiziko-kimyasal değişimler karasal ekosistemle-re oranla çok daha yavaştır. Akıntı sistemleri ve konveksiyon olayları ekolojik bir homojenliği de beraberinde getirdiği için bu durum büyük yaşam kuşaklarının ayrışmasını zorlaştırır.
Sucul yaşam kuşaklarım Tatlı ve Tuzlusu yaşam kuşakları olmak üzere ikiye ayırmak mümkündür.
Tatlı su habitatları durgun sular ya da "lentik sular" göller, barajlar ve göletler ile dere, çay ve nehirlerdir. Akarsular "lotik sular" olarak da adlandırılır ve bunlar yükseklik farkı nedeniyle yukarıdan aşağıya doğru akarak genellikle denizlerde son bulurlar.
Tuzlu su habitatları ise karasal tuzlu sular ile denizler ve okyanuslardır.
Sucul ekosistemlerde; ışık, sıcaklık, derinlik, erimiş madde miktarı, durgun veya hareketli oluş önemli faktörlerdir. Bunlara ilave olarak mevsimsel değişimler, çözünmüş oksijen miktarı ve gel-git olayları da sucul ekosistemlerde önemli çevresel faktörlerdir.
Sucul ekosistemlerde iklimsel parametrelerdeki değişimler karalar kadar belirgin olmadığı için karalardaki gibi net bir zonlaşma ayırt etmek mümkün değildir.
Bununla birlikte bazı büyük mercan resiflerinde olduğu gibi sıcaklığı 20°C'tan fazla olan sıcak sularda gelişirken, kutup çevresinde soğuk sulara lokalize olmuş "stenoterm" topluluklara da rastlamak mümkündür.
Denizel biyomasın en yoğun olduğu yerler kuzey ve güney kutup altı bölgelerdir. Bunun nedeni ilkbaharda eriyen buzullar alt kısımlardaki besin elemanlarınca zengin suların yüzeye çıkışını sağlayan yüzey akıntılarına neden olur. Bu nedenle mevsimin başında ve sonunda bu bölgelerde fitoplanktonların yoğunlaşması bu dönemlerde biyomas artışına neden olur.
Karaların aksine tropikal bölgelerin mavi renkli yüzeysel suları besin maddelerince fakirdir; bu beraberinde zayıf bir biyomas getirmekle birlikte biyolojik çeşitlilik açısından zengindir.
Sucul ekosistmelerde derinliği 200 m'ye kadar olan kısımlar neritik, 200 m'den sonraki kısımlar pelajik olarak adlandırılır bu kesimde artık fiziko-kimyasal bir homojenlik hâkimdir.
Sucul ekosistemlerde bir diğer önemli özellik ışığın dikey dağılışına göre öfotik (asıl ışık bölgesi) ve disfotik (ışık almayan) bölgeler arasındaki ayrılmadır.
Öfotik bölge ışığın nüfuz edebildiği dolayısıyla fotosentezin gerçekleştirilebildiği, derinliği genellikle 50'ye kadar olan kısımlardır.
Disfotik bölge ise 100 m'den sonraki kısımları yani daimi karanlıkla karakterize edilir ve bu bölgelere güneş ışığı pek nüfuz edemez.
Bununla birlikte bazı araştırıcılar 500 metreye kadar inen yarı ışıklı bir oligofotik bölge daha ayırırlar.
Tundra (Kutup Çölleri) Kuşağı, Tundra İklim Bitki Örtüsü
Tundra otsu ve bodur çalılarla karakterize edilen, dolayısıyla enlemsel olarak doğal ağaç sınırının üstündeki vejetasyon bölgeleridir.
Tundra çayırlar, sazlar, karayosunları ve likenlerin hâkim olduğu düzlüklerdir.
Aslında tundralar özellikle boreal (kuzey) bölgeye aittir, güney yarım kürede 45° enleme, kuzey yarım kürede 60° kuzey enleme kadar yayılır (Alaska ve Labrador). Sibirya'da 72. enleme kadar yayılır.
Vejetatif devrenin kısa oluşu (60 gün) ve yazın sıcaklığın düşük olması (daima 10°C'm altında) başlıca sınırlayıcı faktörlerdir.
Tundra bitkileri düşük sıcaklıklara, güçlü rüzgârlara ve düşük nem oranına dolayısıyla susuzluğa karşı adaptasyonlar geliştirmek zorunda kalmışlardır.
Düşük sıcaklıklardan korunmak için toprak altında ya da kar örtüsü altında saklanarak dondurucu soğukları geçirmeye çalışırlar. Dolayısıyla tundra vejetasyonunda kriptofitler çoğunluktadır.
Tundra bitkileri antosiyanin biriktirirler. Antosiyanin klorille birleşerek çok koyu kırmızı bir renk oluşur bu sayede daha fazla güneş emilerek sıcaklık arttırılmaya çalışılır. Tundra bitkileri ayrıca kalın beyaz tüyleri sayesinde sıcaklıklarını arttırır ve gece ısı kaybını engellerler
Yıllık ortalama yağış 200 mm'den daha az olup nispi nem düşüktür.
Kış mevsiminin uzun sürmesi ve sıcaklığın bu mevsimde çok düşük olması nedeniyle "permafrost" olarak adlandırılan tundra toprakları, altta daimi olarak donmuş durumdadır, dolayısıyla geniş alanlarda drenajın iyi olmaması nedeniyle geniş bataklık alanların oluşmasına neden olur. Sadece yaz mevsiminde yüzeyde birkaç santimetre toprak çözünmüş durumdadır. Bu gibi bir toprak yapısı bu bölgelerde "polygonal topraklar" adı altında arktik bölgeler için özel bir toprak tipi oluşturur.
Tundra vejetasyonunda ağaç bulunmaz, sadece Betula nana (Bodur huş), Salix nana (Bodur söğüt), Arctostaphyllos sp (Ayı üzümü), gibi bir kaç çalı formuna rastlanabilir. Özellikle likenler (Cetraria ve Cladonia) ile Sphagnum1ar dominanttır.
Total canlı kütle zayıf olup yıllık üretim hektara 30 tondur.
Tundranın faunistik yapısında reptilia ve amphibia ya ender olarak rastlanır. Burada bulunan memeli ve kuşlar genellikle beyaz renklidir. Bu renk durumu avlanan hayvanlara karşı koruyucu bir özelliktir. Başlıca hayvan türleri; Ren Geyiği, Kurt, Kutup Porsuğu, Beyaz ve Kahverengi Ayılar sayılabilir.
İğne Yapraklı Ormanlar Kuşağı (Tayga Bitki Örtüsü)
Kutup altı konifer ormanları olarak da bilinir. Kuzey Sibirya ve Kanada'daki bu ormanlar 45-57° kuzey enlemlerde yayılır ve yer yer kutup altı bölgelere örneğin Alaska ve İskandinavya'nın kuzeyine kadar sokulur.
Tayga da yıllık ortalama yağış 400-700 mm'dir. Fakat yağışların büyük bir bölümü yaz aylarında toplanmıştır. Bu durum karasallığın en belirgin özelliklerindendir. Dolayısıyla bu kuşakta gece ve gündüz arasındaki sıcaklık farkları yüksek olduğu gibi mevsimler arasmda da büyük farklar vardır.
İğne yapraklı ormanlar kuşağında (Tayga) devamlı yıkanma sonucu toprakların üst horizonu katyonlarca fakir olup asidik karakterlidir ve organik maddece zengindir.
Tayga biyomunda vejetasyon dönemi kısadır (90 ile 120 gün). Tayga yi oluşturan koniferler yaprak dökmezler dolayısıyla baharda havaların ısınmasıyla birlikte hemen fizyolojik faaliyete başlayabilirler.
Tayga biyomunu karakterize eden koniferlerin başlıcaları Picea glauca, Abies balzamae, Picea mariana, Pinus sylvestris'dir.
Bu biyomun spesifik çeşitliliği azdır ve biyomas, diğer ekosistemlere oranla biraz daha azdır ve üretim yılda hektara 250 tondur.
Step (Otlak) Kuşağı
Ilıman bölgelerde, yağışın çok azaldığı yerlerde özellikle karaların iç kısımlarında ağaçlar gelişemez; bunun yerini çok büyük alanlara yayılan step veya bozkır alır.
Step terimi Rusça olup Avrupa'nın güneyindeki otlaklar için kullanılmıştır. Aralarında strüktürel farklar olmakla birlikte Amerikan literatüründe "Pireri", Güney Amerikada ki bozkırlara ise "Pampa" adı verilir
Step, yazın kuruyan, kışı dinlenme halinde geçiren genellikle asidik olmayan topraklar üzerinde gelişen, kamefit ve otsu bitkilerin oluşturduğu kserofit karakterli bir yaşam kuşağıdır.
Karaların iç kesimleri yeterince yağış alamadığı için ağaç gelişimine izin vermez. Bu bölgelerde yıllık yağış 500 mm. dolayındadır. Yazlar çok sıcak ve kurak geçer. Yağışlar kış aylarında toplanmış olup kışın kar örtüsü uzun süre (80 ile 140 gün) kalıcıdır.
Yazın 4-5 ay süresince bitki su ihtiyacını karşılayamaz. Bu nedenle yazı dinlenme halinde geçirir.
Step toplulukları ülkemizde İç ve Doğu Anadolu Bölgeleri'nde çok geniş alanlar kaplamaktadır. Dominant türleri; Astragalus spp. (Geven), Thymus spp. (Kekik), Acantholimon (Kirpi Dikeni), Onobrychis (Korunga) ile çok sayıda Gramineae'ler (Festuca valesiaca, Koeleria cristata, Stipa holosericea v.b.) gibi türler egemendir.
Anadolu steplerinde daha çok kamefitler hakim iken Pireri'de daha çok Gramineler, Pampa da ise çalı formlarına sık rastlanır.
Ilıman bölgelerdeki stepler büyük baş herbivorlarla işgal edilmiş ve uzun zaman insanlar tarafından ya otlak olarak ya da hububat tarımı için kullanılmıştır.
Anadolu steplerinin antropojen karakterli sekonder bir vejetasyon tipi olduğunu gösteren çok sayıda kanıt vardır.
Ilıman Bölgenin Yaprak Döken Ormanlar Kuşağı
Yaprak Döken Ormanlar
Orta enlemlerde yağışın bol olduğu yerlerde yaprak döken ağaçların oluşturduğu bir kuşak dominant duruma geçer.
Bu kuşakta vejetasyon dönemi kışın soğuk periyodu ile bölünür. Bu mevsimde toprak donduğu için bitki su alamaz ve yapraklarını sonbaharda dökmek zorunda kalır. Kışın tam bir istirahat dönemi geçirirler. Tomurcuklar sert ve tüylü yapraklarla örtülü olduğu için kışı zarar görmeden geçirirler. Yapraklarını dökmeden evvel asimilasyon ürünleri kış için depo edilirler.
Ilıman bölgedeki bu yaprak döken ormanlarda neredeyse tropikal yağmur ormanları kuşağına yakın bir biyomas artışı görülür. Tropikal yağmur ormanlarında ortalama biyomas hektar başına 500 ton iken bu bölgelerde 400 ton civarındadır.
Bu kuşakta oseyanik ve kısmen karasal iklimlerin dominant olması nedeniyle bu bölgedeki ormanlar organik madde bakımından zengindir ve organik ayrışma hızlıdır. Genellikle kahverengi orman toprakları egemen olmakla birlikte, kısmen yıkanmış podzolik topraklar da görülebilir.
Bu kuşağın dominant ağaçları Fagus sylvatica (Kayın), Quercus pedunculiflora (Saplı Meşe), Q. petraea subsp. iberica (Sapsız Meşe), Q. petraea subsp. petraea (Sapsız Meşe), Acer (Akçaağaç), Tilia (Ihlamur), Carpinus spp. (Gürgen), Coryllus (Fındık) Pinus sylvestris (Sarı Çam)'dır.
Ilıman bölgelerin yaprak döken ormanları Avrupa'nın tamamını İskandinavya'nın güneyi ve Atlantik kıyılarından Ural'lara, orta ve kuzey Çin ve 100° paralele kadar Kuzey Amerika'nın büyük bir kısmında yayılır.
Bu kuşak karaların bulunmayışı (Avustralya ve Yeni Zelanda hariç) nedeniyle güney yarım kürede yoktur.
Tropikal Yağmur Ormanları Kuşağı, Tropikal Kuşak
Ekvatorun 10° kuzey ve 10° güney enlemleri arasında kalan kuşaktır. Bu kuşakta güneş ışınları yıl boyunca dik bir açıyla gelir. Bu nedenle İklimsel parametreler az çok homojendir. Bu kuşakta fotoperiyodizm sadece günlüktür.
Tropikal yağmur ormanları dünyanın en yağışlı bölgeleri olup yıllık ortalama yağış 2500-4000 mm'dir.
Biyolojik çeşitlilik ve biyomas (total canlı kütle) açısından dünyanın en zengin bölgesidir. Devasa fanerofitlerin hâkimiyetiyle karakterize edilen bir kuşaktır. Fanerofitlerin gövdeleri üzerinde sarılıcı ve epifitlerin yoğun olarak bulunuşuyla karakterize edilir.
Tepe tacı fanerofitler tarafından kapatıldığı için birçok tür bu fanerofitlere sarılarak ışığa ulaşmaya çalışırlar. Sarılıcıların boyu bazen 240 m'ye kadar ulaşabilir. Bu ormanların bir diğer karakteristiği de epifitlerin yoğunluğudur. Epifitler fanerofitlerin gövdelerini yaşam ortamı olarak kullanıp su ve diğer ihtiyaçlarını buradan karşılarlar. Bunun için bazı özel organlara ihtiyaç duyarlar. Örneğin Bromeliaceae'ler yağmur suyunu ve içerdiği gıda maddelerini sarnıç şeklini alan yapraklarında biriktirerek emici tüyler vasıtasıyla alırlar.
Ortalama sıcaklık yıl boyu 24 ile 32°C arasında olduğundan bitkiler 365 gün fotosentez yaparlar. Karasal fotosentezin önemli bir kısmı bu kuşakta gerçekleştirilir. Bu nedenledir ki Tropikal Yağmur Ormanları dünyanın akciğerleri olarak da adlandırılmaktadır.
Sanılanın aksine bu kuşakta toprak, besin maddesi bakımından fakirdir. İklimin etkisiyle ayrışma çok hızlı gerçekleşir ve tüm mineral maddeler biyomasa dâhil olur.
Biyom Nedir, Biyomlar ve Karasal Biyomlar
Ekvatordan kutuplara doğru gidildikçe, iklimsel parametrelerdeki değişime bağlı olarak makro ekosistemlerde bir zonlaşma görülür. Bu büyük zonlar "Biyom" veya "Yaşam Kuşağı" olarak adlandırılır.
Makro ekosistemlerdeki bu zonlaşmanın temel sebebi dünyanın yapısından kaynaklanmaktadır. Bilindiği gibi güneş ışınları ekvatora dik bir açıyla gelirken kutuplara doğru gidildikçe dünyanın basıklaşması nedeniyle daha yayınık bir açıyla gelir.
Bu durum beraberinde fotoperiyodik rejim, sıcaklık ve yağış gibi diğer iklimsel parametlerelerin değişimine neden olur.
Bu iklimsel parametrelerlerdir ki, makro ekosistemlerin enlemlere göre zonlaşmasını doğurur.
Dünyadaki Yaşam Kuşakları (Biyomlar), bitkilerinin oluşturduğu vejetasyon tiplerine veya formasyonlarına göre adlandırılır.
Bunun nedeni dünyanın her yerinde yeryüzünün aspektine (görünüşüne) bitkilerin egemen olmasıdır.
Ekvatordan kutuplara doğru gidildikçe kuzey ve güney yarım kürelerde biyomların aşağı yukarı simetrik bir şekilde dağıldığı görülür. Yaşam Kuşamları (Biyom Çeşitleri)
Tropikal Yağmur Ormanları Kuşağı
Savan Kuşağı
Çöl Kuşağı
Akdeniz Çalı (Maki/Şaparal)) Kuşağı
Ilıman Bölgenin Yaprak Döken Ormanlar Kuşağı
Step (Otlaklar) Kuşağı
İğne Yapraklı Ormanlar Kuşağı (Tayga)
Tundra (Kutup Çölleri) Kuşağı gibi
Biyomlar (Yaşam Kuşakları)
Tropikal Yağmur Ormanları Kuşağı
Ilıman Bölgenin Yaprak Döken Ormanlar Kuşağı
Step (Otlak) Kuşağı
İğne Yapraklı Ormanlar Kuşağı (Tayga)
Tundra (Kutup Çölleri) Kuşağı
Sucul Yaşam Kuşakları
Kükürt Döngüsü (Sülfür Döngüsü)
Kükürt, canlılar için vazgeçilmez organik moleküller olan proteinlerin biyosentezinde temel elementlerden birini oluşturmaktadır. Doğadaki kükürt, element formunda bulunduğu gibi, hidrojen sülfid (H2S), sülfit (SO2) ve sülfat (SO4) gibi çeşitli oksidasyon formlarında da bulunmaktadır. Bitkisel ve hayvansal atıklardaki proteinlerin yapısında bulunan organik kükürt, bakterilerin aktiviteleri sonucu hidrojen sülfide (H2S) dönüştürülür. Hidrojen sülfid de bazı bakterilerce okside edilerek önce sülfitlere sonra da sülfatlara dönüştürülür. Sülfatlar, bitkilerce alınarak kullanılabilecek olan kükürt formudurlar. Bitkiler bu formuyla kükürdü alarak proteinlerin biyosentezinde kullanırlar ve besin zinciri yoluyla tüm tüketicilere ulaştırırlar. Canlıların toprağa bıraktıkları organik atıklar, kükürt dolaşımındaki sürecin tekrar başlamasına neden olur. Bu şekilde kükürdün canlılarla cansız çevre arasındaki dolaşımı kükürt döngüsünü oluşturur. Kükürt aynı zamanda petrol ve kömürün yapısında bulunmaktadır ve bunlar yandığı zaman kükürt dioksit olarak atmosfere verilmektedir.
Diğer Elementlerin Döngüsü
Yukarıda sayılan madde döngülerinden başka, canlılar için önemli olan kalsiyum, magnezyum, sodyum, potasyum, klor, magnezyum, demir, bakır, alüminyum, bor, brom, krom, kobalt, iyot, molibden gibi diğer elementlerin de canlılarla cansız çevre arasında sürekli olarak döngüleri söz konusudur.
Bunlardan demir hemoglobin, magnezyum da klorofil denen önemli organik molekülün yapısına katılmakta, kalsiyum bitkisel hücre çeperinin, pek çok omurgasız hayvanın kabuğunun ve omurgalı iskeletinin yapısında bulunmakta, sodyum ve potasyum bitkisel ve hayvansal organizmaların fizyolojik aktivitelerinde rol almaktadır. Ayrıca, bu elementlerin çoğu biyolojik katalizörler olan enzimlerin aktivasyonunda etkilidirler. Bunların canlılardaki etkinliklerine ilişkin daha birçok özellikleri sayılabilir. Yani canlılar için her biri ayrı ayrı önemlidir.
Fosfor Döngüsü
Fosfor, bütün canlılar için kilit öneme sahip elementlerden biridir. Adenozin trifosfat (ATP) formundaki fosfor, canlıların kullanılmaya hazır genel yakıtıdır. Ayrıca, hücresel seviyede nükleik asitlerin ve hücre zarının, pek çok hayvanda iskelet ve derinin, birçok bitki tohumunun yapısına katılmaktadır.
Fosforun yeryüzündeki en büyük deposunu nisbeten çözünmeyen demir fosfatlı ve kalsiyum fosfatlı kayalar oluşturmaktadır. Bu kayaların kökenini, uzun zaman sürecinde tektonik hareketlerle karalara taşınan ve orijini ölü organizma kalıntıları olan, deniz ve okyanus derinliklerindeki tortular oluşturmaktadır. Fakat bu kayalar suyla temasları sırasında yavaş yavaş da olsa çözünürler ve çözünme sonucunda suda erimiş hale geçen fosfat, bitkiler tarafından alınabilir. Tarımsal bitkilerinin fosfor eksiğinin kapatılması için fosfatlı kayalardan üretilen gübreler toprağa verilirler ve bunlar toprakta suyla temasa geçince kolaylıkla çözünebilirler. Her iki şekilde de toprakta çözünmüş şekle dönüşen fosfat (P04) bitkiler tarafından emilebilir.
Bitkilerce bu şekilde alınan fosfor, organik moleküllerin sentezinde kullanılır. Beslenme yoluyla da tüm canlılara ulaşır. Canlıların toprağa verdikleri organik artıklarda var olan fosfor, ayrıştırıcılarca parçalanarak tekrar inorganik fosfata dönüştürülür. Bu fosfatı bitkiler tekrar alabilirler.
Suda çözünmüş haldeki fosfatın bir kısmı birikime uğrayarak tekrar zor çözünen kayalara dönüşebilir veya denizlere taşınabilir. Fosforun seri olarak izah edilen bu taşınımıyla fosfor döngüsü meydana gelir.
Denizlere ve okyanuslara taşınan fosfor miktarı, tektonik hareketlerle denizlerden ve okyanuslardan karalara taşınandan daha fazladır. Yeryüzünde en kısa zamanda en fazla kayıp çok yağış alan tropikal bölgelerde olmaktadır.
Azot Döngüsü, Doğadaki Azot Döngüsü
Azot da karbon, hidrojen ve oksijen gibi canlıların yaşamı için kaçınılmaz temel elementlerdendir. Canlıların yapı taşını oluşturan nükleik asitlerin ve proteinlerin yapısında bulunur. Organizmalar, temel kaynağı atmosferdeki CO2 olan karbon miktarının (0.003-0.004) aksine, azotça zengin (%79) bir atmosferde yaşamaktadırlar. Bununla birlikte, CO2 bütün yeşil bitkisel organizmalar tarafından gaz halinde atmosferden alınarak kullanılabilirken, azot çok az organizma tarafından gaz haliyle alınarak kullanılabilmektedir. Karbonun aksine, ekosistemlerdeki canlıların kullanabilmesi için öncelikle atmosferik azot gazının inorganik formda fikse edilmesi gerekmektedir. Azot gazının çeşitli şekillerde bağlanarak kullanılabilir bileşikler haline dönüşmesi olayına fiksasyon denir. Fiksasyon sonucu elde edilen inorganik form genellikle amonyak ve nitrattır. Dünyadaki azot fiksasyonu, bazı canlılar tarafından (Rhizobium, Azotobacter, Oscillatoria, Anabeana) biyolojik süreçlerle gerçekleşebildiği gibi, fizikokimyasal (şimşek, yıldırım gibi etkenlerle azotun nitrata dönüşümü) ve endüstriyel süreçlerle (sentetik nitratlı gübre üretimi) de gerçekleşmektedir. Yapılan hesaplamalara göre yıllık azot fiksasyonunun en önemli miktarını biyolojik fiksasyon oluşturmaktadır. Gübre üretimi ile yapılan sunni fiksasyon, biyolojik fiksasyonun yaklaşık yarısı; şimşek, yıldırım ve yanardağ hareketleri gibi fizikokimyasal yolla oluşan fiksasyon ise yaklaşık 1/8'i kadardır.
Biyolojik fiksasyon yapan Rhizobium cinsi bakteriler, bazı baklagillerin kökünde simbiyotik olarak yaşamaktadır. Sucul ekosistemlerdeki biyolojik azot fiksasyonunun çok önemli bir kısmı Anabeana ve Oscillatoria cinsi mavi-yeşil algler tarafından gerçekleştirilmektedir. Toprakta ise Azotobacter ve Clostridium cinsi bakteriler önemli derecede biyolojik fiksasyonu gerçekleştiren canlılardır (Kormondy, 1984). Azot döngüsünün anlaşılabilmesi için bazı süreçlerin bilinmesi zorunluluğu bulunmaktadır. Bunlar;
Amonifikasyon: Toprağa düşen protein ve nükleik asit içeren organik artıklar, topraktaki ayrıştırıcı gurubu saprofit bakteri ve mantarlar tarafından parçalanarak amonyağa (NH3) dönüştürülür. Bu olaya amonifikasyon denir. Bu esnada enerji elde ederler ve bu enerjiyi kendi biyolojik aktivitelerinde kullanırlar.
Nitrifikasyon: Nitrifikasyon, amonyak (NH3) veya amonyumun (NH4) önce nitrite (NO2), sonra da nitritten nitrata (NO3) dönüşüm sürecidir. Bu süreçlerden ilki Nitrobacter, ikincisi ise Nitrosomonas tarafından gerçekleştirilir. Bu iki cinse ait bakteriler kemosentetik bakterilerdir. Bu süreçlerde elde ettikleri enerji ile besin üretirler.
Denitrifikasyon: Nitrifikasyonun tersi süreçlerle azotun gaz haline dönüştürülmesi sürecidir. Pseudomonas cinsi bakteriler ve bazı mantarlar tarafından gerçekleştirilen bir süreçtir. Bu süreç sonunda azot gaz halinde tekrar atmosfere geçer.
Fiksasyona uğramış olan azotun, diğer canlılar tarafından kullanılabilmesi için öncelikle bitkiler tarafından alınarak özümlenmesi (organik bünyeye katılması) zorunludur. Her ne şekilde olursa olsun, fiksasyona uğrayarak toprağa ve suya karışan nitrat formundaki inorganik azot (NO3), suda erimek suretiyle bitkiler tarafından "alınabilir. Bitkiler tarafından emilen nitrat, protein ve nükleik asit gibi biyomoleküllerin üretiminde kullanılır. Böylece azot, abiyotik çevreden biyotik unsurlara geçmiş olur. Bitkilerden beslenme yoluyla tüm canlılara ulaştırılır
Toprağa düşen her türlü bitkisel ve hayvansal organik artıklar, önce topraktaki ayrıştırıcı grubu bakteri ve mantarlar tarafından amonifikasyona uğratılır. Bu işlem sonucunda amonyak (NH3) ve amonyumun (NH4) açığa çıkar. Sonra da bunlar bakteriler tarafından nitrifikasyona uğratılarak nitrat formuna dönüştürülür. Topraktaki nitratın bir kısmı tekrar bitkilerce alınırken, bir kısmı da bazı bakteriler tarafından denitrifikasyona uğratılarak azot gazı (N2) şeklinde atmosfere döndürülür. Azotun bu şekilde, çevreden canlı unsurlara, canlı unsurlardan da tekrar çevreye geçmesine azot döngüsü denir.
Karbon Döngüsü, Doğadaki Karbon Döngüsü
Karbonun atmosferdeki kaynağını CO2 gazı oluşturmaktadır. CO2in atmosferdeki oranı mevsimsel ve günlük değişimler göstermekle beraber ortalama %0.032 civarındadır. Atmosferdeki C02 ile sulardaki çözünmüş CO2 arasında difüzyonla sürekli bir değişim söz konusudur. Bu alışveriş su-hava temas yüzeyinde gerçekleşir ve faaliyet, rüzgâr ve dalga etkisiyle artar. Burada C02in akışı, okyanus yüzünden atmosfere ve atmosferden suya doğru iki yönde olur. Sulardaki CO2 su ile birleşmek suretiyle karbonik asit (H2CO3) şeklinde bulunur. Karbonik asit de iyonize olarak hidrojen ve bikarbonat iyonlarına ayrılabilir. Görüldüğü gibi atmosferden bikarbonat iyonları oluşuncaya kadar olan süreçler geri dönüşümlüdür. Sudaki bikarbonat iyonları, sucul üreticiler tarafından fotosentezde kullanıldıkça, konsantrasyon azalacağından atmosferden suya doğru CO2in geçişi söz konusudur. Atmosferik CO2 azaldığında ise geçiş atmosfere doğru olur.
Atmosferik C02 <--->sulardaki CO2 + H20 <--> H2CO3 <--> H+ + HCO3
Organizmaların kuru ağırlıklarının %49'unu teşkil eden karbon, sudan sonra en önemli maddedir. Canlıların yapısına katılan organik maddelerin temel iskeletini oluşturmaktadır. Karbon döngüsünün temelini, karbonun atmosferik kaynaktan üreticilere ve tüketicilere, her ikisinden ayrıştırıcılara ve sonra kaynağına yani atmosfere ulaşması oluşturmaktadır. Karbon döngüsü, karbonun atmosferden alındığı hızla, atmosfere iadesinin söz konusu olduğu kusursuz bir döngüdür.
Üretici ve tüketicilerin solunumu, organik bileşikler halinde özüm-senmiş olan karbonun, CO2 gazı olarak atmosfere dönüşünde önemli derecede etkilidir. Bununla birlikte, karbonun canlı unsurlardan atmosfere geçişini sağlayan en önemli yol, ayrıştırıcıların bütün beslenme basamaklarındaki canlıların ölü kalıntı ve organik artıklarını parçalama süreçlerindeki solunumlarıdır.
Karbonun atmosfere geçişindeki yollardan biri de, canlı kökenli organik maddelerin biyolojik olamayan süreçlerle yanmalarıdır. Bu yolla geçişe örnek olarak orman yangınları, yakıt olarak odun kullanımı, vs. verilebilir.
Karbonun yerkabuğundaki kaynağını, bitkisel ve hayvansal materyallerin uzun süreçler sonundaki tortulaşmasıyla oluşan kömür ve petrol gibi fosil yakıtlar ve kalker kayalıklar oluşturmaktadır. Bu şekillerde jeolojik olarak bağlı olan karbon, kalker kayalıkların aşınması ve çözünmesi, fosil yakıtların yanması ve volkanik aktivitelerle, atmosferdeki ve sulardaki deposuna dönmektedir.
Karbonun ekosistemdeki canlı unsurlara katılımını sağlayan tek yol ise üretici organizmalar tarafından gerçekleştirilen fotosentezdir. Yani fotosentez, karbon döngüsünde kilit öneme sahiptir. Bitki örtüsünün tahribatı ile karbondioksitin atmosferdeki miktarının değişmesi, örneğin fazlaca artması, iklim üzerinde artan sera etkisine yol açmaktadır. Bu açıdan da şemadaki dolaşımın aksamadan dengeli şekilde devamı önemlidir.
Oksijen (O2) Döngüsü
Oksijen, canlıların aldıkları besinleri enerjiye dönüştürebilmeleri için mutlak gereklidir. Atmosferik oksijen miktarı %21 civarındadır. Oksijen ayrıca sularda da çözünmüş olarak bulunmaktadır. Oksijen döngüsü ile karbon döngüsü arasında sıkı sıkıya bir ilişki bulunmaktadır. Oksijen, her türlü biyolojik ve biyolojik olmayan yanma işlemleri sırasında atmosferden alınıp kullanılırken, bu işlemler sonucunda atmosfere karbondioksit ve karbon monoksit gibi gazlar verilmektedir. Bitkisel organizmalar tarafından yapılan fotosentezde CO2 temel ham madde olarak kullanılırken, oksijen oluşmakta ve atmosfere verilmektedir. Oksijenin, karbona aksi yöndeki bu dolaşımına oksijen döngüsü denir.
Hidrolojik Döngü (Su Döngüsü Nedir), Doğadaki Madde Döngüleri
Suyun ekolojik önemi çok yönlüdür. En önemli yaşam kaynağı olan su, organizma vücudunun ortalama %70'ini oluşturmasındaki önemli rolünün yanı sıra, biyolojik aktiviteler için gerekli ortamı sağlamaktadır. Denizler, karalar ve hava arasındaki su alışverişi, yeryüzünde yaşamın var olmasını sağlayan koşulları sürekli kılar. Ayrıca, aşındırma ve çözme gibi özellikleriyle, besin elementlerinin taşınmasında vasıtadır. Bunlarla beraber, suyun ekosistemler için temel önemi, fotosentezde ham materyal olması ve enerji transferindeki rolünden kaynaklanmaktadır.
Hidrolojik döngünün (Doğada Su Döngüsü) diğer madde döngülerinden farkı, döngü sürecinde suyun sadece fiziksel değişime uğramasıdır (katı, sıvı, gaz). Hidrolojik döngünün temelini, suyun güneşten sağlanan enerji ve yerçekimi etkisiyle, yeryüzü ile atmosfer arasındaki yağış ve buharlaşma yoluyla olan değişimi oluşturmaktadır. Toplam yağışlar toplam buharlaşma ile dengelendiğinden, döngü dengeli bir durumdadır. Bu yüzden dünyada var olan suyun miktarı, milyonlarca yıldır çok fazla değişmemiştir. Doğanın çeşitli kısımlarında çeşitli şekillerde dağılmış olan suyun en önemli kaynağını (%97), denizler ve okyanuslar oluşturmaktadır. Kalan kısım ise kutuplarda, yüksek dağlar üzerindeki sürekli kar bölgelerinde depolanmış haldedir. Çok az kısmı ise göllerde, nehirlerde, yer altı kaynaklarında, canlılarda ve atmosferde bulunur. Döngü sürecindeki su hareket eder, fiziksel formu değişir, bitkiler ve hayvanlar tarafından kullanılır, fakat gerçekte asla yok olmaz.
Canlılar mevcut sudan her zaman doğrudan faydalanamazlar. Faydalanmayı sınırlandıran birçok faktör vardır. Örneğin denizlerdeki suyun tuzlu olması, kutuplardaki suyun donmuş olması, vs. Bu yüzden canlıların doğrudan yararlanabileceği su, toplam suyun ancak %2.6'sı kadardır. Gerek bitkiler, gerek hayvanlar gerekse diğer canlılar, çevrelerinden alıp kullandıkları suyu, terleme veya dışkı yoluyla tekrar çevreye verirler.
Madde Döngüsü, Ekosistem ve Madde Döngüleri
(Biyojeokimyasal Döngüler)
Canlılar, enerjiye bağımlılık gösterdikleri gibi, 20 kadar elementin varlığına da ihtiyaç duyarlar. Karbonhidratlar, su ve atmosferik C02'den sentezlenebildikleri halde, daha kompleks olan organik maddeler sentezlenebilmesi için fosfor, azot gibi başka elementlere de ihtiyaç vardır. Ayrıca bazı elementler, fotosentez ve diğer biyolojik süreçler için gerekli o-lan organik yapıdaki enzimlerin yapılarına da katılırlar.
Canlılar tarafından çokça ihtiyaç duyulan elementlere makroelementler, çok az ihtiyaç duyulan elementlere de mikroelementler denmektedir. Makroelementler, canlılarda kuru ağırlığın %1'inden fazlasını teşkil eden karbon, oksijen, hidrojen, azot ve fosfor ile kuru ağırlığın %0.2-%1'ni teşkil eden sülfür, potasyum, klor, sodyum, kalsiyum, magnezyum, demir ve bakır gibi elementlerdir. Mikroelementler ise tüm canlılarda bulunmamakla beraber, canlı kuru organik ağırlığının %0.2'sinden azını teşkil eden alümimyum, bor, brom, krom, kobalt, iyot, molibden gibi elementlerdir.
Görüldüğü gibi ekosistemin işlevsel unsurları olan canlılar varlıklarının devamı için ekosistemdeki miktarları sınırlı olan makro ve mikroelementlere ihtiyaç duymaktadırlar. Canlıların gereksinimlerini karşılayabilmeleri için bu elementlerin çevrelerinde sürekli var olması gereklidir. Başka bir deyişle, ekosistemin doğal dengesini koruyabilmesi için, bu maddelerin canlılar tarafından alınarak kullanıldıktan sonra tekrar abiyotik çevreye verilmeleri şarttır. Kimyasal elementlerin veya maddelerin, döngü şeklinde, sürekli ve düzenli olarak çevreden canlılara ve canlılardan da çevreye geçişine biyojeokimyasal döngüler denmektedir. Bu döngüler, bio=canlılar ile jeo=toprak, kaya, su vs. arasında olup, karbon, azot, fosfor ve su gibi çeşitli kimyasalların değişime uğrayarak ekosistemdeki dolaşımını ifade eder.
Besin Zinciri ve Besin Ağı Nedir
Ekosistem, kendisine dâhil olan kommünitede enerjinin bir organizmadan diğerine akışının söz konusu olduğu bir sistemdir. Bu sistemdeki üreticiler olan yeşil bitkisel organizmalar, fotosentez denen süreç sonunda kompleks organik moleküller (besin maddeleri) sentezleyerek güneş enerjisini kimyasal enerjiye dönüştürürler. Böylece güneş ışık enerjisinin bir kısmı bitkilerde depolanmış olur. Herbivor olan birincil tüketiciler, bitkilerle beslendiklerinde besin enerjisi kendi bünyelerine katılmış olur. Küçük vücutlu olan birincil tüketicilerdeki bu besin enerjisi, beslenme yoluyla karnivor olan ve küçük tüketicilerle beslenen daha büyük vücutlu tüketicilere transfer edilir. Besin enerjisinin bitkisel organizmalardan birincil tüketicilere, birincil tüketicilerden (herbivorlar) ikincil tüketicilere (karnivorlar), ikincil tüketicilerden üçüncül tüketicilere vb. şekilde organizmalardan oluşan bir zincir boyunca transferine besin zinciri denir.
Besin zincirinde her halkayı oluşturan besin topluluğuna beslenme düzeyi ya da beslenme basamağı adı verilir. Beslenme ilişkilerinde, başlangıç düzeyini genel olarak üreticiler oluşturmakta ve bir organizmanın dâhil olduğu beslenme düzeyi, beslenme açısından bitkilere uzaklığını ifade etmektedir. Besin zincirlerinde bitkiler temel basamak olup, daha sonra ard arda birincil tüketiciler, ikincil tüketiciler, üçüncül tüketiciler, dördüncül tüketiciler ve bu şekilde devam eden, sayısı besin zincirinin uzunluğuna göre değişen beslenme basamakları yer almaktadırlar.
Canlıların Besin Zinciri Tipleri, Besin Zinciri Şeması
Yeşil bitkisel organizma tabanından başlayarak önce herbivorlarla (otçullar) sonra da karnivorlarla devam eden ve genel olarak küçük organizmadan büyüğe doğru giden besin zinciri tipi predatör zincirdir. Predatör zincir tipine farklı özellikteki kommünitelerden farklı uzunlukta sayısız örnekler verilebilir. Örneğin bir orman kommünitesi için;
Bitki tohumları (başlangıç)--> otçul böcekler (birincil tüketiciler) --> karnivor böcekler (ikincil tüketiciler) --> böcekçil kuşlar(üçüncül tüketiciler) --> şahinler (dördüncül tüketiciler)
Bir göl ekosistemi için;
Fitoplanktonlar (bitkisel taban) --> zooplanktonlar (birincil tüketiciler) --> küçük balıklar (ikincil tüketiciler) --> büyük balıklar(üçüncül tüketiciler) --> Kuşlar(dördüncül tüketiciler)
Predatör besin zincirine ilaveten, başlangıç basamağı birbirinden farklı olan iki tip besin zinciri daha bulunmaktadır. Bunlardan ilki, saprofit besin zinciridir. Bu tip besin zincirinde taban, predatör zincirden farklı olarak, ölü organik maddelerden başlar ve onlarla beslenen saprofit (çürükçül) canlılarla devam eder. Yani, bu tip besin zincirleri direk değil, dolaylı olarak güneş enerjisine bağlıdırlar. Göl, akarsu ve derin deniz ekosistemlerinde, dip çamurundaki ölü organik maddeden başlayan sayısız saprofit besin zinciri bulunmaktadır. Tabanı oluşturan ölü organik maddelerin büyük bir çoğunluğu bitkisel, az bir kısmı da hayvansal kökenlidir. Hatta bu ekosistemlerin çoğunda, primer bitkisel üretimin yaklaşık %90'ı ölü organik madde olarak dip çamuruna karışır ve bu tip besin zincirlerinin taban basamağını oluşturur. Dolayısıyla doğal sucul kaynaklarımızın üretiminde bu tip besin zincirlerinin katkısı çok büyüktür.
Örnek;
Organik artık (ölü taban) --> ayrıştırıcı bakteriler (birincil tüketiciler) --> hayvansal tek hücreliler (ikincil tüketiciler)--> böceklerler (üçüncül tüketiciler) --> balıklar (dördüncül tüketiciler)
Kommünitelerde üçüncü tip besin zinciri, canlılar arasındaki parazitlik ilişkilerinden oluşan parazit zincirdir. Bu tip besin zincirinde, parazit ve saprofit zincirlerin aksine, birbirini izleyen beslenme basamaklarım oluşturan canlıların vücut büyüklüklerinde git gide azalma görülür. Küçük organizmalar, kendinden daha büyük organizmaları predatörler gibi tamamen öldürmeksizin besin olarak kullanırlar. Genel olarak parazit zincirin ekosistemlerdeki etkinliği diğer iki tipe göre daha zayıftır. Örnek olarak, memeli hayvanlar, bunlar üzerinde parazit yaşayarak beslenen pireler ve pireler üzerinden geçinen bazı tek hücreli canlılar arasındaki beslenme ilişkisinden oluşan beslenme zinciri verilebilir.
Memeli hayvanlar -->Pireler --> Leptomonas (tek hücreli canlı)
Besin zinciri, besin veya enerji taşınımını basit şekilde ifade etmek açısından yararlıdır. Ancak kommünitelerdeki beslenme ilişkileri çok daha kompleks olup, bir halkadan diğerine giden düzenli besin zincirleriyle ifade edilemezler. Çünkü hem genel olarak omnivor beslenme, hem de omnivor ve karnivorların çok çeşitli hayvanlarla beslenebilmeleri, ekosistemdeki çok sayıdaki besin zincirinin birçok noktada kesişmesine neden olmaktadır. Örneğin, şahinler ve kartallar çeşitli kuş türlerini, yılanları ve tavşan, fare gibi küçük memelileri besin olarak kullanabilirler. Böylece besin zincirlerinin yer yer kesişmesiyle meydana gelen kompleks beslenme ilişkilerine besin ağı denmektedir
Ekosistem Nedir, Eko Sistem İle İlgili
Ekosistem, canlıların birbirleriyle ve cansız öğelerle sürekli ve dengeli etkileşiminden kaynaklanan dinamizm ile kendi kendini besleyebilen ve yenileyebilen doğal bir sistemdir. Tüm sistemlerde olduğu gibi, ekosistemler de ayrı ayrı görevini yerine getirerek bütünün (sistemin) çalışmasını sağlayan unsurlardan oluşmuştur. Sistemin sağlıklı çalışabilmesi için her unsurun aksatmadan üzerine düşeni yapması gerekir. Bu da her unsurun sağlıklı olması ve sisteme enerji girişi ile mümkündür. Bilgisayar ve televizyon gibi yapay sistemler, elektrikle çalışırlar ve herhangi bir parçada meydana gelen bozulma sistemi tamamen çalışamaz hale getirir. Doğal sistemler olan ekosistemlerin enerji kaynağı güneştir ve bunlar biyotik ve abiyotik unsurlarının düzenli çalışması ve dengeli ilişkileriyle işlevlerini sürdürebilirler. Ekosistemlerin yapay sistemlerden farkı, unsurlarında meydana gelebilecek belli dereceye kadar olan aksaklıkları, onarabilme ve kendilerini yenileyebilme özelliğine sahip olmalarıdır. Örneğin, yangın ile hasar görmüş bir orman ekosistemi veya kirleticilere maruz kalmış bir göl ekosistemi, doğal haline bırakılırsa belli bir zaman sonra eski haline dönebilir.
Ekosistemler doğal denge durumlarını koruyabilme özelliğine sahiptirler. Bu özellikleri, geri itilim "feeding back" mekanizmasıyla sağlanır. Böylece denge veya homeostasi denen seviyelerini korurlar. Ekosistemdeki dengenin sürekliliği için geri itilimin negatif olması gerekir. Negatif geri itilim (bildirim), ekosistemdeki olayları durdurarak veya yavaşlatarak düzenler. Termostatlardaki benzer mekanizmayı örnek olarak açıklayarak, ekosistemlerdeki bu mekanizmayı daha iyi anlayabiliriz. Termostatlarda sıcaklık önceden ayarlanmış seviyeyi aştığında, sistem otomatik olarak ısıtma ünitesini kapatır. Fakat sıcaklık bu seviyenin altında olduğunda, sistem sıcaklık artışına izin verir. Ekosistemlerdeki negatif geri irilime populasyonların dengelenmesini örnek verebiliriz. Herhangi bir populasyonun büyüklüğü belli bir seviyeyi aşarsa, ekosistemin değişik etmenleri tarafından daha fazla üremeye izin verilmez. Böylece populasyon dengelenir.
Ekosistem Doğal sistem olan organizma kendi kendine yetmediği gibi, hiçbir ekosistem de diğer ekosistemlerden tamamıyla bağımsız olamaz. Örneğin diğer ekosistemlerden tamamıyla izole bir göl ekosistemi yoktur. Kendisine komşu olan belki bir tarla, belki de bir dere ile bağlı olduğu başka bir göl tarafından besin elementi ve organik madde yönünden desteklenir.
Ekosistemler çevre biliminin en temel yapısal ve fonksiyonel birimidirler. Ekosistemin yapısı, çevresel şartların durumu ve buna göre belirlenen canlı türü çeşitliliği ile ilgilidir. Kompleks ekosistemler daha fazla tür içerirler. Ekosistemin dinamizmi, yani sürekli olarak kendi kendini besleyebilmesi ve yenileyebilmesi, enerji akışı ve madde döngüsünün aksamadan devamı ile mümkündür. Doğal olarak enerji akışı ve madde döngüsünün süregeldiği ekosistemler, yaşanılabilir çevre anlamına gelmektedir.
Ekosistem
Besin Zinciri ve Besin Ağı
Ekosistem ve Madde Döngüleri
Hidrolojik Döngü (Su Döngüsü)
Karbon Döngüsü
Azot Döngüsü
Fosfor Döngüsü
Kükürt Döngüsü (Sülfür Döngüsü)
Pozitif Etkileşimler (Simbiyosis Nedir)
Pozitif etkileşimlerde, birlikteliğe katılan türlerden her ikisi de yarar sağlar veya bir tanesi herhangi bir biçimde bu birliktelikten etkilenmezken, diğeri olumlu yönde etkilenir. Bu tip etkileşimler, komensalizm ve mutualizm olmak üzere iki gruba ayrılabilir.
Komensalizm (Birlikte bulunma)
İki türe ait bireylerin etkileşimi olan komensalizmde, bir türe ait bireyler yarar sağlarken, diğer türe ait bireyler olumlu veya olumsuz biçimde etkilenmezler. İki tür arasındaki bu etkileşim, sürekli olabileceği gibi geçici de olabilir. Komensalizm herhangi bir biçimde fayda sağlayan türe komensal tür adı verilmektedir. Komensalizmde bazen etkilenmeyen türün birden fazla komensal türü olabilmektedir. Fakat etkileşim gene iki türün bireyleri arasındadır. Örneğin aslangiller ailesine ait türlere mensup bireylerin düzenli olan komensal türleri bulunmaktadır. Çakal ve sırtlan gibi hayvanlar, aslanların besin artıklarıyla besin ihtiyaçlarını gidermektedirler. Aynı şekilde köpek balıklarının komensali olan ve yanı başında yüzen bazı küçük balık türleri, onun besin artıklarıyla beslenirler. Bitki türleri arasındaki sürekli komensalizme, atmosfer neminin yüksek olduğu bölgelerdeki büyük ağaçsı bitkilerle bunlar üzerinde tutunarak yaşayan epifitler (karayosunları, eğreltiler ve likenler) arasındaki birliktelik örnek olarak verilebilir. Bu birliktelikte ağaçsı bitki yararlı veya zararlı biçimde etkilenmez. Çünkü epifit hem ototroftur, hem de suyunu hava kökleriyle atmosferden temin eder. Fakat üzerinde yaşadığı bitki ile kendine mekan sağlar.
Mutualizm
Her iki türe ait bireylerin de fayda sağladığı ilişki biçimine mutualizm denmektedir. Mutualizm biçimi etkileşim, iki hayvan türü arasında, iki bitki türü arasında, bir hayvanla bir bitki türü arasında veya sistematik olarak farklı gruplara dâhil olan herhangi iki organizma türü arasında gerçekleşebilir. Mutualizm, sürekli mutualizm ve kısmi mutualizm (protokooperasyon) olmak üzere ikiye ayrılmaktadır. Sürekli mutualizmde genel olarak ortaklığı oluşturan türlerden birinin bulunmaması halinde diğerinin hayatı felce uğrar.
Sürekli mutualizmin en iyi bilinen örneğini, iki türe ait organizmaların birlikteliğiyle teşkil edilen likenler oluşturmaktadırlar. Her liken, bir alg ve bir mantar türüne ait bireylerin birlikteliğiyle oluşmaktadır. Bu birlikteliğe katılan mantar, alg için su, mineral, koruma ve mekan imkam sağlar. Alg ise, mantar tarafından sağlanan imkânlarla, kendi besinini kendi yapma yeteneğinden yoksun olan mantar için fotosentezle besin üretir.
Sürekli mutualizmin hayvanlar arasındaki çarpıcı örneğini, karıncalar ile karıncaların bağırsağında yaşayan ilkel tek hücreli hayvansal organizmalar arasındaki ilişki oluşturmaktadır. Karıncalar odunsu bitkisel besinlerle beslenirler. Karıncalar bu odunsu besinleri sindirebilmek için bağırsağında yaşayan tek hücreli canlılara bağımlıdır. Bu tek hücreli canlılar, odunsu besinlerin sindirilebilmesi için gerekli enzimleri salgılarlar. Böylece karmcalar bu besinleri sindirebilirler. Karşılığında bu tek hücreli canlılar, karıncanın bağırsağında yaşayabilmeleri için gerekli şartları, korunmayı ve besinlerini sağlarlar. Tek hücreli canlılar, karıncaların bağırsağından uzaklaştırılacak olurlarsa, karıncalar odunsu besinlerini sindirebilme yeteneğinden mahrum kalacaklarından 15-20 gün içinde ölürler. Aynı durum ilkel tek hücreliler için de geçerlidir.
Baklagillerle Rhizobium cinsi bakteriler arasındaki etkileşim, sürekli mutualizmin başka bir örneğidir. Baklagiller köklerinde kendileri için atmosferik azotu fikse edebilen bakterileri içeren nodüllere sahiptirler. Bakteriler, bunun karşılığında besinlerini kökünde yaşadıkları bitkilerden sağlarlar. Denizlerde yaşayan hidralar ile bazı algler arasında da benzer mutualizm örneğini görmek mümkündür. Alg bu birliktelikten barınak ve besin sağlarken, hidra algden oksijen ve fotosentez ürünleri elde eder.
Kısmı mutualizmde ilişkiye giren türlerin etkileşimleri kısa sürelidir. Sürekli olarak devam etmez. Bununla birlikte geçici ilişkiye giren her iki tür de bu birliktelikten faydalanır. Bazı kaynaklarda bu tip mutualizm protokooperasyon olarak da adlandırılmaktadır. Kısmı mutualizmin sürekli mutualizmden bir farkı da, etkileşime katılan türlerin birbirlerine hayati bağlarla bağlı olmamasıdır. Yani kısmi mutualizm sözkonusu olmazsa, söz konusu türler bu durumdan çok da etkilenmezler. Örneğin denizlerde yaşayan bazı yengeç türleri kamuflaj amacıyla süngerleri ü-zerlerine yerleştirirler. Süngerler de bu birliktelik sayesinde besin maddelerinin ve oksijenin bol bulunduğu yerlere taşınma imkânı bulurlar. Fil, manda gibi hayvanlarla bunlar üzerindeki parazitleri yiyen kuşlar arasındaki ilişki de kısmı mutualizme güzel bir örnektir. Bu birliktelikte manda, fil gibi hayvanlar parazitlerden kurtulurlar. Kuşlar ise besin elde etmiş olurlar. Tohumlu bitkilerin büyük bir çoğunluğu böceklerle tozla-şırlar. Tozlaşma, bir bitkinin çiçeğindeki erkek üreme hücreleri olan polenlerin aynı türden başka bir bitkinin çiçeğine ulaşması demektir. Belli bitkilerin tozlaşmasında belli böcekler etkilidir. Tozlaşan bitki türü ile tozlaşmayı sağlayan böcek türü arasındaki ilişki kısmı mutualizmin en güzel ve ekolojik açıdan en önemli örneklerinden birini teşkil etmektedir. Bu ilişkide böcekler, çiçekten nektar (bal özü) emerek besin sağlamakta, bitkiler ise tozlaşarak neslini devam ettirmektedirler
Tolerans Yasası
1911 yılında Shelford tarafından ortaya konmuştur. Bu yasaya göre, canlı varlıklar herhangi bir faktöre karşı, en iyi gelişebildikleri optimum değerlerin dışında bulunan maksimum ve minimum sınırlardaki değerlere olan toleransları (hoşgörüleri) sayesinde hayatlarım devam ettirebilirler. Buna göre, bir canimin herhangi bir faktör karşısında varlığını devam ettirebildiği alt ve üst sınırlar arasında kalan değerlere ekolojik tolerans denir. Ekolojik toleransın alt ve üst sınırları arasında en iyi gelişim gösterebildiği değerlerin bütünü optimum alan adım alır. Bir canlının bir faktöre karşı tolerans sınırının alt ve üst değeri arasındaki fark fazla ise o faktör açısından geniş toleranslı canlı, az ise dar toleranslı canlı adını alır.
Tolerans yasasına göre, herhangi bir faktöre karşı tolerans sınırı, canlı türünden türüne farklılık gösterir. Örneğin alabalık yumurtalarının sıcaklığa olan toleransları dar olduğu halde, kurbağa yumurtalarınki geniştir.
Bu yasaya göre belli bir faktöre karşı geniş toleranslı olan bir organizma diğer bir faktöre karşı dar tolerans gösterebilir. Örneğin canlıların çoğu suya karşı dar tolerans gösterirken, besine karşı daha geniş tolerans gösterir.
Çoğu faktöre karşı toleransı geniş olan organizmalar, daha geniş alanlara yayılırlar. Örneğin yurdumuzdaki turunçgiller sadece belli yörelerimizde yetişirken, buğdaygiller hemen her yöremizde yetişirler.
Liebig'in Minimum Yasası
1840 yılında Liebig tarafından ortaya konan bu kurala göre, bitkilerin büyümeleri, ihtiyaç duyduğu besin elementlerinden toprakta en az bulunanına bağlıdır. Doğal çevrede bitkiler için gerekli olan elementlerin bir bölümü (karbon, hidrojen, oksijen vb.) bol miktarda bulunduğu halde, topraktakilerin bazıları bitkilerin gereksinimlerini karşılayacak düzeyde bulunmayabilir. Örneğin bor elementi bitki gelişimi için gerekli olmakla beraber, tükendiğinde diğer gerekli elementler bulunsa bile bitki gelişimi durur. Yani bitkilerin gelişimi, topraktaki minimum besin elementiyle sınırlandırılır. Topraktaki minimum besin elementinin azot olduğu düşünülürse, bitki gelişiminin toprakta bulunan nitratın (NO3) miktarına bağlı olarak değiştiği görülür
İlk olarak sadece bitkiler için ortaya konan bu kural, daha sonra tüm canlılar ve tüm ekolojik faktörler için uygulanmıştır. Buna göre herhangi bir canimin gelişimi için diğer faktörler uygun olsa bile, sınırlayıcı olan en olumsuz faktördür.
Toprak Nedir, Toprak Nasıl Oluşur
Toprak ve toprakla ilgili özelliklerin oluşturduğu faktörlere edafik faktörler denir. Toprak Olusumu, "Yerkabuğundan ana kayaların aşınması ve ayrışması ile oluşan, içerisinde sürekli olarak fiziksel, kimyasal ve biyolojik olayların cereyan ettiği belli özelliklere sahip üst litosfer tabakasıdır". Başka bir deyişle, iklimsel etkenler ve biyolojik faaliyetlerle kayaların aşınma ürünlerinden oluşan doğal bir üründür. Esas itibariyle kendisi de bir canlı bir sistem (ekosistem) olan toprak, biyosferdeki temel üretimin önemli bir kısmını gerçekleştiren karasal bitkiler için su ve besin elementi deposudur. Biyotik ve abiyotik unsurların sıkı sıkıya ilişkili olduğu toprakta, canlı organizmalar ve artıkları, ana kayanın aşınma ürünleriyle karışmış olarak bulunmaktadır. Toprak kompozisyonu genel olarak şu bileşenlerden oluşmaktadır;
Toprak Yapısı
1- Yaklaşık %40 oranında mineral madde,
2- Yaklaşık %10 oranında organik madde,
3- Yaklaşık %25 oranında toprak suyu,
4- Yaklaşık %25 oranında toprak havası.
Toprağın nitelik kazanması, kendi bünyesindeki biyotik ve abiyotik unsurlar arasındaki sürekli ve dengeli etkileşime bağlıdır. Toprakta, sayıları büyüklüklerine göre değişen bakteri, mantar, alg, protozoa, yuvarlak solucan, halkalı solucan, böcek, kemirgen gibi gruplara mensup canlılar yaşamaktadır. Bunların her birinin rolleri birbirinden farklı ve birbirini tamamlayıcıdır.
Organik maddeler toprağın oluşumunda ve veriminde çok önemli etkiye sahip olan maddelerdir. Başta bitkiler olmak üzere tüm canlılar, gerek toprağa bıraktıkları artık maddelerle, gerekse ölerek bizzat toprağa karışmalarıyla topraktan aldıklarının daha fazlasını toprağa verirler. Canlılar, topraktan direk ya da dolaylı olarak su ve mineral maddeleri aldıkları halde, selüloz, nişasta, şeker, yağ ve protein gibi organik maddeleri toprağa katarlar. Toprağa düşen bu organik artıkların, mikroorganizmaların hücumuna uğrayarak ayrıştırılmaya başlamış, fakat henüz ayrıştırılması sonuçlanmamış siyah renkli haline humus denir. Yüksek enerjili olan humus, toprak organizmalarının etkisiyle sürekli olarak değişime maruz kalır. Bu değişim esnasında, bir yandan toprakta yaşayan ve toprak oluşumu için gerekli olan mikroskobik ve makroskobik canlılara besin sağlarken, diğer yandan da ayrışım ürünleriyle toprağın verimliliğini sağlar. Bir zamanlar Avrupa'da, ormanlardaki yaprak döküntülerinin her yıl toplanmasıyla orman ağaçlarındaki büyümenin olumsuz yönde etkilemesi, toprağa karışan organik maddelerin önemine somut bir örnektir.
Organik maddelerin toprak verimliliğindeki bu önemli etkilerinin yanı sıra, toprak için başka faydaları da vardır. Organik maddeler, kendi ağırlıklarının 9 katı su tutma kapasitesine sahip olduklarından toprağın su tutma kapasitesini artırırlar. Toprak üstündeki organik döküntü, toprak sıcaklığının mevsimsel ekstrem değişimini yumuşatarak ve kendi içinde nemli bir ortam oluşturarak hem çimlenen tohumları korur, hem de çimlenme için uygun bir ortam oluşturur. Ayrıca yağışla yüzeye inen suların serbestçe akıp gitmesini önler. Böylece erozyon önlenir ve su toprağın alt katmanlarına iner.
Toprak içerisindeki boşlukların bir kısmı kaynağını yağışların oluşturduğu su ile doludur. Bu suyun bir kısmı yerçekiminin etkisiyle derinlere doğru hareket ederken, bir kısmı da toprak partiküllerince tutularak bitkilerin ihtiyacını karşılar. Toprak partiküllerinin arasındaki boşluklarda sudan başka hava da bulunmaktadır. Toprağın oluşum sürecine katılan organizmaların büyük çoğunluğunun, biyolojik aktivitelerine devam edebilmeleri için toprağın yeteri kadar havalanması gerekir. Örneğin oksijenli solunum yapan bakterilerin faaliyetleri kötü oksijen koşullarında aksamaktadır. Kötü havalanmış topraklar, toprağa bağlı olarak yaşayan karasal bitkiler açısından da bir takım olumsuzluklara neden olur. Bu olumsuzluklar, kök gelişiminin yavaşlaması veya durması, besin maddesi alımının azalması, su alımının azalması, bitkiler için birtakım toksik maddelerin oluşması şeklinde sıralanabilir.
Toprak Özellikleri
Toprağın ekosistemler için temel rolü, ekosistemdeki dinamizmin temel ayağım oluşturan ve temel üretimi sağlayarak ekosistemin tüm canlı unsurlarım besleyen bitkiler için besin elementi deposu olmasıdır. Aynı zamanda tüm canlıların yaşamı için mutlak surette gerekli olan suyun süzgeci ve deposu olan toprak, eşsiz bir doğa harikasıdır, insanoğlu açısından bakıldığında, dünyada bitkisel besin maddesi üreten 3 bin bitki türü bulunmaktadır. Bunlardan sadece 15 kadar bitki türü, dünya nüfusunun %90'ını doyurmaktadır. Bunlar toprakta yetiştiğine göre, toprak, besinlerimizin %78'ini oluşturan bitkisel besinlerin doğrudan doğruya, geriye kalan et, süt, yağ, yumurta, gibi besinlerimizin de %21'nin dolaylı olarak kaynağıdır.
Su Nedir, Su Nasıl Oluşur, Su ve Canlilar
Canlılardaki tüm kimyasal reaksiyonlar, suyun sıvı formundaki ortamlarda gerçekleşir. Su çözücü özelliğiyle, hücrelerin turgor halinin devamı ve canlı temel madde olan protoplazmanın özelliğini korumak açısından önemlidir. Suyun gaz halindeki görülemeyen formu su buharından ibarettir. Sıvı formu ise yağmur, çiğ, sis, bulut, kar, dolu vs.dir.
Su, ekosistemler için hayati olan fotosentezde, CO2 ile beraber ham materyali teşkil eder. Canlılarda bünyenin ortalama %70'i sudur. Bu oran bazı canlılarda %90'a kadar çıkabilir. Bitkilerde tohumların çimlenmesi, su ve içinde çözünmüş mineral maddelerin alımı ve üst organlara iletimi, transpirasyon (terleme), fotosentez, büyüme ve solunum gibi birçok biyolojik olaylar suyla düzenlenir. Su, bazı bitkilerde tozlaşmada, döllenmede ve yayılmada önemli rol oynar.
Hayvanlarda da tüm biyolojik aktiviteler direk ya da dolaylı olarak su varlığında gerçekleşir. Bu aktivitelerin düzenli olarak yürüyebilmesi vücuttaki belli bir su dengesine bağlıdır. Hayvanlar genel olarak susuzluğa açlıktan daha az dayanabilirler. Bununla birlikte susuzluğa dayanma, hayat devrelerindeki farklı dönemlere göre değişebilir.
Yeryüzü suyunun yaklaşık %97'si deniz ve okyanuslarda, %2'si buzullarda, geri kalan kısmı ise göllerde, akarsularda ve toprakta bulunmaktadır. Yeryüzünün %71'i okyanus ve denizlerle kaplı olduğundan canlılar için en büyük çevreyi sulu ortamlar oluşturmaktadır.
Su, çok yüksek bir ısı tutma kapasitesine sahiptir. Büyük kitleli sular, sıcaklığında fazla değişkenlik yapmaksızın çok fazla ısıyı emerler veya kaybederler. Böylece kış mevsimlerinde bile göl gibi tatlı sularda, sıcaklık 4 °C'nin altına pek inmez. Yüzey nadiren donar. Bu da orada yaşayan canlılar için çok önemlidir. Ayrıca suyun bu özelliği sayesinde, tüm canlılar terleme ile buhar halinde kaybettikleri suyla ısıyı da bünyelerinden uzaklaştırırlar. Böylece vücut ısılarını dengelerler.
Suyun ışık emme özelliği, bitkisel organizmaların yayılışını ve sucul ekosistemlerdeki primer üretimi belirlemektedir. Güneşten gelen ışığın saf sudaki yoğunluğu, her metrede yaklaşık %50 azalarak derinlere doğru nüfuz eder. Su yüzeyindekine oranla ışığın %1'e düştüğü derinliklerde, bitkisel organizmalardaki fotosentezin solunumu ancak dengeleyebildiği noktaya (kompensasyon noktası) ulaşılır. Bu derinliklerde ekosistem için primer üretim durmuştur. Bu derinlik, tatlı sulardaki madde yoğunluğu daha az olduğundan 200 metreye kadar ulaşırken, su yoğunluğunun daha fazla olduğu denizlerde ve okyanuslarda 100 metreye kadardır.
Sıcaklık Nedir, Sıcaklık Hakkında Bilgi
Isı Sıcaklık Nedir, güneşten gelen ışınsal enerjinin yeryüzüne çarptıktan sonra ısı enerjisine dönüşmesiyle oluşur. Sıcaklık, canlıların yayılışını ve aktivitelerini etkileyen en önemli faktörlerden birisidir. Herhangi bir bölgenin sıcaklığı, geniş ölçüde ekvatora uzaklığı ile yani bulunduğu enlem derecesi ile belirlenir. Sıcaklık, ekvatorda en yüksek olup güneye ve kuzeye doğru ekvatordan uzaklaştıkça tedrici olarak azalır. Böylece oluşan büyük sıcaklık zonlarına bağlı olarak büyük ekosistemler olan biyomlar meydana gelirler.
Sıcaklık, bütün canlılık süreçlerini düzenleyen bir faktördür. Sıcaklık bitkilerdeki kimyasal reaksiyonları, mineral madde emilimini, su alımım, fotosentezi, solunumu, büyümeyi ve tohum çimlenmesini etkilemektedir. Biyolojik aktivitelerin büyük bir çoğunluğu genel olarak 0-50cC arasında gerçekleşir. Bu sınırlar dışında gerçekleşebilen çok az aktivite vardır. Tüm hayati süreçler için sıvı haliyle gerekli olan su 0°C ve altındaki sıcaklıklarda donmaktadır. 50°C'nin üzerindeki sıcaklıklar ise canlılık süreçleri için yıkıcı etki yapmaktadır.
Düşük sıcaklıklar bitki köklerinde suyun emilimini yavaşlatmaktadır. Ekosistemlere enerji girişi açısından kilit öneme sahip olan fotosentez, farklı bitkisel organizmalar için farklı optimum sıcaklıklarda gerçekleşen bir süreçtir. Sucul ekosistemlerde temel üretimi gerçekleştiren alglerin çoğu, fotosentez için, gelişmiş karasal bitkilere göre daha düşük sıcaklık değerlerine ihtiyaç duyarlar. Genel olarak çöl bitkilerinin fotosentez için optimum sıcaklık istekleri diğer bitkilere göre yüksektir. Hatta bazı çöl bitkilerinde 80°C'de bile fotosentez gerçekleştirilebilir. Aynı şekilde ilkel bitkisel organizmalar olan mavi-yeşil algler, 73°C'de dahi fotosentez yapabilirler. Önemli tarım bitkileri olan buğdaygillerin fotosentez için gereksinim duydukları optimum sıcaklık ise 35-38°C'dir Bitkilerde fotosentez ve solunum, sıcaklık değişimlerinden farklı şekilde etkilenmektedir. Çoğu bitkilerde fotosentez için gerekli optimum sıcaklık, solunum için gerekli olan optimum sıcaklıktan daha düşüktür.
Bitkilerin yapraklarından buhar haldeki su kaybı (transpirasyon) ile sıcaklık arasında doğru orantı vardır. Bitkinin transpirasyonla kaybettiği suyu kökleriyle telafi edemediği yüksek sıcaklık değerleri, zararlı etkiler doğurur.
Bitkilerin düşük sıcaklık değerlerine dayanabilirliği, türlere göre geniş ölçüde değişiklik göstermektedir. Örneğin, pirinç, keten vb. tropik bitkiler, donma noktasının üstündeki sıcaklıklarda dahi zarar görürlerken, ılıman kuşakta yetişen bitkilerin çoğu donma noktasına kadar zarar görmezler. Sıcaklık, topraktaki organizmaların aktivitelerini etkileyen önemli bir faktördür. Toprağın sıcaklığı, güneşlilik derecesine, hava hareketlerine, bitki örtüsüne, toprağın rengine, su içeriğine, fiziksel ve kimyasal yapısına bağlı olarak değişir. Örneğin güneye bakan yamaçlardaki topraklar, kuzeye bakan yamaçlardaki topraklardan, koyu renkli ve kuru topraklar açık renkli ve nemli topraklara göre daha sıcak olurlar. Bitki örtüsünün zengin olduğu topraklar, zayıf olduğu topraklara göre gece-gündüz periyodunda daha az sıcaklık değişimi gösterirler. Çünkü bitki örtüsünün zengin olduğu topraklar humusça zengindir ve humus sıcaklık değişimlerini yumuşatma özelliğine sahiptir. Gece-gündüz sıcaklık farkları toprağın 70-100 cm derinliğine kadar etkili olduğu halde, mevsimsel farklar daha derinlerde de etkilidir. Bundan dolayı toprak içinde yaşayan hayvanlardan özellikle omurgasızlar dikey mevsimsel göçler yaparlar. Sıcaklığın toprak üzerindeki etkinliği, toprak oluşum sürecini de etkilediğinden ekolojik olarak önemlidir.
Hayvanlar, hayati fonksiyonlarını biyokinetik zon denen dar aralıktaki sıcaklık değerlerinde etkili bir şekilde gerçekleştirebilirler. Biyokinetik zon, çoğu hayvan türü için 10-45°C'dir. Hayvanlar alemi, vücut sıcaklıklarının çevre sıcaklığı ile olan ilişkilerine göre sıcakkanlı hayvanlar (homoterm) ve soğukkanlı hayvanlar (heteroterm, poiklioterm) şeklinde ikiye ayrılırlar. Sıcakkanlı hayvanlar olan kuş ve memelilerde vücut ısısı sabit, soğukkanlı hayvanlar olan balık, kurbağa, sürüngen ve omurgasız hayvanlarda ise sabit olmayıp çevre sıcaklığına göre değişir.
Canlılar ekstrem sıcaklıklardan korunmak için biyolojik aktivitelerini minimize ederek veya ortamdan uzaklaşarak çeşitli önlemler almışlardır. Bitkiler aleminde kış mevsimi çoğunlukla tohum halinde, tomurcuklarını toprak altında saklayarak veya yapraklarını dökerek bir nevi uyku halinde geçirilir. İlkel canlılar spor veya kist oluşturarak ekstrem .sıcaklıklardan korunurlar. Mevsimsel sıcaklık dereceleri hayvanlarda önemli korunma aktivitelerinin gelişimine sebep olmuştur. Bazı hayvan grupları oluşan kötü şartları geçirmek için başka bölgelere giderler. Göç (migrasyon) denen bu aktivite sayesinde başta sıcaklık olmak üzere olumsuz çevresel faktörlerden uzaklaşmış olurlar. Mevsimsel ve ani sıcaklık değişimleri sonucu, özellikle vücut sıcaklığı çevreden etkilenen soğukkanlı hayvanlarda uyku durumu olur. Estivasyon denen uyku durumu, çok yüksek sıcaklıklarda gelişimin durdurulmasıdır. Hibernasyon ise alçak sıcaklıkta gelişimin durdurulduğu uyku durumudur. Bazı memeli hayvanlar, soğukkanlı hayvanlar, özellikle de böcekler, yaz aylarında estivasyon geçirirler. Bazı kuşlar ve memelilerdeki kış uykusu da hibernasyona tipik örnekler teşkil ederler.
Işık Sistemi, Işık Hakkında Bilgi
Işık Nedir, hemen hemen bütün canlılarda, direk veya dolaylı olarak biyolojik süreçlerin gerçekleşmesini sağlayan ve enerjinin temel kaynağı olan önemli bir fiziksel çevre faktörüdür. Güneş ışınları, enerji bakımından zengin besin maddelerinin sentezindeki tüm önemli süreçleri gerçekleştirmektedir. Güneş ışığı olmaksızın, az sayıdaki kemosentetik bakteri hariç hayatın devamı düşünülemez.
Güneş radyasyonu (ışık enerjisi), çok kısa dalga boylulardan çok yüksek dalga boylulara kadar değişen elektromanyetik dalgalardan oluşmaktadır. Güneş enerjisindeki kısa dalga boylu radyasyonlar, 39G milimikrondan (um, m/x.) daha kısa dalga boylu olan mor ötesi (ultraviyole) ışınlar, X ışınları, gamma ışınları ve kozmik ışınlardır. Uzun dalga boylu ışınlar ise 700 milimikrondan (nm, m/i) daha uzun dalga boylu olan kırmızı ötesi (infrared) ışınlar, radar mikrodalgaları ve radyo dalgalarıdır. Dalga boyları 390-760 m/i arasında olan ışınlar (mor, mavi, mavi-yeşil, yeşil, sarı, turuncu ve kırmızı) ise görünen ışınlar olup ekosistemler için temel öneme sahiptirler.
Radyasyon, foton veya kuantum denen küçük enerji paketlerinden oluşan dalga hareketi ve dalga uzunluğu ile karakterize edilmektedir. Fotonun içerdiği enerji, dalga boyu ile ters orantılıdır. En kısa dalga boylu olan mor ötesi ışınlar, en sıcak ve en yüksek enerjilidirler. Mor ötesi ışınlar, büyük çoğunlukla atmosferdeki ozon tarafından emildiklerinden, normalde ekosistemi oluşturan canlı unsurlar için önemsizdirler. Fakat daha az radyasyonun emildiği yüksek kesimlerde bitkilere zararlı olabilecek yoğunlukta olabilirler. Bunlar yüksek yoğunluklarda olduklarında başta nükleik asitler olmak üzere bitkinin yaprak hücrelerindeki moleküllerin yapısını bozarlar. Mor ötesi ışınların letal (öldürücü) etkiye sahip olmasının nedeni bu özelliğinden kaynaklanmaktadır. Hücrelerdeki moleküler bozulma, temel üretimin aksaması anlamına gelmektedir ve ekosistemler için ozon tabakasının önemini gözler önüne sermektedir.
Sucul ekosistemlerde, su yüzeyine düşen güneş ışınlarının yaklaşık %10'u tekrar atmosfere yansıtılmakta ve kalan %90'ı su içine nüfuz etmektedir. Su içindeki ışığın yoğunluğu, derinliğe, ışınların bir kısmını emerek kalanını yansıtan fitoplanktonların, zooplanktonların, asılı organik ve inorganik materyalin yoğunluğuna bağlı olarak azalmaktadır. Güneş ışınlarının su içindeki yayılış mesafesi, dalga boyu ile ters orantılı olup, bu mesafe en derin sucul ekosistemler olan okyanuslarda, sadece mor ve mor ötesi ışınlar için 200 metreye kadardır. Buna bağlı olarak, sucul ekosistemlerin üretici unsuru olan ve biyosferdeki total oksijen üretiminde çok önemli bir paya sahip olan alglerin yayılışı gerçekleşmekte, daha derin zonlarda bitkisel yayılış son bulmaktadır.
Işık, hemen hemen tüm yönleriyle bitkisel hayatın vazgeçilmez bir öğesidir. Bitkilerde yapı, form, görünüm, fizyolojik olaylar, üreme, gelişme, yayılış vb. ışık tarafından kontrol edilmektedir. Bununla birlikte, ışığın bitki hayatındaki en önemli rolü fotosentezi gerçekleştiren faktör olmasıdır. Fotosentez, madde döngüleri ve enerji akışında kilit öneme sahip bir olaydır. Zira, abiyotik dünyadaki enerjinin yakalanarak biyotik dünyanın kullanımına sunulmasını sağlayan yegane süreçtir. Güneş ışığı enerjisinin yakalanması bitkilerdeki ve bitkisel organizmalardaki klorofil molekülleriyle sağlanmaktadır ve burada büyük çoğunlukla görünen ışınlar söz konusudur. Klorofil molekülleri, güneş enerjisini karbonhidrat yapım reaksiyonlarında kullanılan enerjiye dönüştürme kabiliyetine sahiptirler.
Işık yoğunluğu, ekosistemlerin ototrofik düzeyindeki temel üretimi direk olarak etkilemektedir. Hem karasal hem de aquatik ekosistemlerde ışık saturasyon (doygunluk) noktası denen optimum seviyeye kadar 1şık yoğunluğu ile temel (bitkisel) üretim arasında doğru orantı varken, bu seviyeden sonra temel üretim azalmaktadır. Işık saturasyon noktası, bitkilerin artık daha fazla ışığı kullanamadığı üst ışık yoğunluk seviyesidir.
Bitkilerde fotosentetik süreç ile organik moleküllerin kimyasal bağlarında depolanan enerji, bir yandan da solunumla serbest kalmaktadır. Solunum, biyolojik fonksiyonların sürekliliği için karbonlu organik bileşiklerin okside edilmesi (yakılması) ve enerjinin ısı olarak dışarı verilmesidir. Bir bitki fotosentez yapamadığı zaman solunum yüzünden ağırlık kaybeder. Fotosentezle üretilen karbonlu bileşik miktarının, solunum yoluyla aynı miktarda kaybedildiği ışık yoğunluk seviyesine ışık kompensasyon noktası denmektedir. Bitkilerde gelişim ve üretim için fotosentezin solunumdan fazla, yani bitkiye ulaşan ışık miktarının ışık kompensasyon noktasından fazla olması gerekir. Işık saturasyon noktası ile ışık kompensasyon noktası her bitki türünün besin üretimi için limit değerlerdir. Işık kompensasyonuna maruz kalan bitkiler, kısa zamanda ölüme mahkûmdurlar.
Işık sıcaklık ile beraber, ekosistemlerdeki verim üzerinde etkili olduğu gibi, biyolojik ritmler (canlılar tarafından sergilenen periyodik aktiviteler) üzerinde de önemli bir etkiye sahiptir. Bitkisel ve hayvansal organizmaların çoğunda izlenen fizyolojik aktiviteler, gece-gündüz uzunluğuna ve mevsimlere bağlı olarak değişim göstermektedir. Örneğin bitkilerdeki çimlenme, çiçeklerime, yaprak dökümü vb. olaylar gece-gündüz süresindeki mevsimsel değişimle belirlenir. Omurgalı hayvanlardaki üreme, mevsimsel fotoperiyodizm (gece-gündüz uzunluğu) ile yılın belli aylarında gerçekleşir. Omurgalılardaki kış uykusu ve aynı amaçla böceklerde söz konusu olan fizyolojik durgunluk dönemi, fotoperiyodun etkisiyle oluşturmaktadır. Kış uykusuna yatan bir ayı veya diapoza giren bir böcek, uygun şartlarla birlikte yemden normal biyolojik aktivitelerini başlatır.
Canlılar ve Çevre, Canlılar Çevre
Ekolojik anlamda bir canlı için çevre, kendisine etki eden biyotik (canlı) ve abiyotik (cansız) faktörlerin kompleks sistemidir. Dolayısıyla çevreyi incelerken tüm etkenleriyle incelemek gerekmektedir. Bütün organizmalar, bulunduğu çevrenin çok değişik nitelikte olan biyotik ve abiyotik faktörlerinin aynı andaki etkilerine maruz kalırlar. Canlı varlıkları direkt veya dolaylı olarak etkileyen ortamın her elemanına ekolojik faktör veya çevresel faktör denir. Canlılara etki eden abiyotik faktörler, ışık, sıcaklık, su durumu, toprağın besin durumu, tuzluluk vb. gibi faktörlerdir. Biyotik faktörlere ise, besin, beslenme, tür içi ilişkiler ve türler arası ilişkiler gibi etmenler örnek olarak verilebilirler. Bu faktörler canlıların hayatında değişik şekillerde etkili olabilirler. Örneğin kendilerine uyum sağlayamayan türleri ortadan kaldırabilirler veya başka bölgelere göç etmeye zorlayabilirler. En önemli çevresel faktörler, ışık, sıcaklık, su ve edafik faktörlerdir.
Canlılar ve Çevre
Işık
Sıcaklık
Su
Toprak
Liebig'in Minimum Yasası
Tolerans Yasası
Komensalizm, Mutualizm, Simbiyosis
Ekoloji İle İlgili Temel Kavramlar
Birey Ekolojisi: Ekolojinin bir türe ait veya birey ortamıyla olan ilişkisini inceleyen bölümüdür.
Populasyon Nedir: Populasyon terimi önceleri sadece insanlar için kullanırken daha sonraları her çeşit canlı toplulukları da bu terimin kapsamına girmiştir. Kısaca populasyon, belirli sınırlar içinde yaşamakta olan, aynı türe ait canlı topluluğu ifade eder.
Komunite: Belirli bir alanda bulunan uyumlu populasyonlarm oluşturduğu topluluktur. Abiyotik faktörlerle (cansız faktörler) birlikte komuniteler birdirbirlerine yeten topluluklardır.
Ekosistem: Komunite, cansız (abiyotik) çevre ile birlikte ekosistemi meydan getirir. Çevre, canimin içinde yaşadığı ortamdır. Bu ortam, canlı (biyotik) ve cansız (abiyotik) faktörlerden meydana gelmektedir. Örneğin, hava, ışık, su, toprak, insanlar, diğer canlılar ve cansız bütün varlıklar çevreyi oluşturmaktadır.
Biyosfer: Canlıların yaşamasına uygun, okyanus derinliklerinden Everest'in tepesine, oradan yeryüzünden 10.000 m yüksekliğine kadar olan atmosferdir.
Habitat Nedir: Populasyon içindeki bireylerin biyosfer tabakasındaki kalıtsal yapısına uygun yaşama bölgesine habitat denir. Habitat canlının yaşadığı yerin adresidir.
Niş: Habitat içindeki populasyonuna ait bireyin kendini ve çevresini etkileyen yaşama biçimidir. Buna bireyin kendi hayatım sürdürmek için yaptığı faaliyetlerin tümü dâhildir.
Biotop: Canlıların yaşamlarım sürdürebilmeleri için uygun çevresel koşullara sahip coğrafik bölgededir. Biotop, komunitenin yerleştiği alan olarak kabul edilebilir.
Flora Nedir: Belli bir bölgeye adapte olmuş ve bu bölgede yaşamını sürdüren bitki topluluklarıdır.
Fauna: Belli bir bölgeye adapte olmuş ve bu bölgede yaşamım sürdüren hayvan topluluklarıdır.
Çevre Bilimi ve Diğer Bilim Dalları Arasındaki İlişki
Fen ve doğa bilimleri arasında gösterilen çevre bilimi disiplinler arası olması nedeniyle birçok bilim dalı ilişki içersindedir. Çevre bilimin araştırma alanı doğanın yapısı ve işleyişi oluşturmaktadır. Çevre bilimi özellikle biyolojin alt konu alanları olan Zooloji, Botanik, Mikrobiyoloji, Fizyoloji, Morfoloji ve diğer bilim dallarından Jeoloji, Jeomorfoloji, Mineraloji, Fizik, Kimya, Meteoroloji, Klimatoloji, Kamu Yönetimi ve Kentleşme ve Çevre sorunları yakından ilişki içindedir. Çevre bilimi bu bilim dalları ile olan ilişkileri farklı farklıdır.
Çevre bilimi ile ilgili verilerin değerlenmesi ve çevre eğitimi büyük önem kazanmıştır. Böylelikle çevre bilimi veri değerlendirmeleri için istatistik ve matematikten, çevre bilincin oluşturulması konusunda ise alan eğitiminden yararlanmaktadır. İstatistiği kullanmak içinde bilgisayar bilgisine ihtiyaç vardır.
Özellikle son yıllarda çevre bilimi dünya gündeminde çokça tartışılan ve çalışılan bilim dalıdır. Gün geçtikçe çevre biliminin ilişki içinde bilim dalı sayısı artmaktadır. Son yıllarda özellikle tıp, sosyoloji, hukuk, tarım, ormancılık, turizm, mühendislik ve mimarlık gibi bilim dalları ile yoğun bir ilişki içersindedir.
Ayrıca çevre bilimi interdisipliner olması nedeniyle birçok bilim dalındaki araştırmalara kaynaklık etmektedir.
Çevre Biliminin Tarihsel Gelişimi, Çevre Bilincinin Gelişmesi
Çevre bilimi kendisi tam olarak anlaşılmadığı dönemlerden beri insanlar tarafından yararlanılan bir bilim dalıdır. Tarım ile uğraşan ilk toplumların tahılı uygun toprak ve iklim koşullarında yetiştirmeleri, zararlı böcekleri ve yılanları yiyen kuşlardan olan leyleklerin uğurlu sayılması ve hızlı akan sularda insanların balık aramaları çevre bilgisine önemli örneklerdendir.
Çevre bilimin tarihsel süreçte yerini alması Yunanlı bilim adamı Teofrostus' tan kalan yazılardır. Eski yunanlar dönemindeki çevre ile yazılar ancak Rönesans sonrasında ortaya çıkmıştır. Linneaus'un bitkilerin büyümesi üzerinde çevrenin etkisi hakkındaki önemli bir örnektir.
Yine karıncalar üzerine gözlem yapan Reanmur ve insan populasyonları üzerine analizler yapan Malthus'un çalışmaları 18 yüzyılın çevre bilimi ile ilgili önemli örneklerindendir. (Çevre Konusu)
Çevre biliminin ana kavramı olan "ekoloji" ilk kez Alman bilim adamı Zoolog Ernst Haeckel tarafından kullanılmıştır.
Haeckel (1894) ekoloji kavramım kısaca canlı organizmanın çevresiyle olan ilişkisi olarak tanımlamıştır. Ayrıca bu ortamlarda maddelerin değişime uğradığını belirtmiştir. Çevre bilimindeki kavramsallaşma Haeckel ile sağlanmıştır.
Ekoloji ile ilgili çalışmalara 19. başlarından itibaren İngiliz bilim a-damları yoğunlaşmıştır. Bu bilim adamları sırasıyla Blackman (1905), Shelford (1991) ve Adams (1911)'dır. Ekolojide meydana gelen gelişmeler ilk önce tarım ve hayvancılıkta uygulanmıştır.
Modern ekolojisinin kurucusu Charsles Elthon'dır. C. Elthon 1927 yılında yılında "Hayvan ekolojisi" isimli eserini yayımlamıştır.
Ekosistem sorunun cevabını ise yine bir ingiliz adamı ekolog A. G. Tansley (1935) yılında tanımlamıştır. Çevre bilimindeki bu gelişmeler sistem teorilerinin gelişimini sağlamıştır.
Ekoloji biliminde meydana gelen gelişmeler ve bilgi birikimi ekolojinin çalışma alanını ikiye ayrılmıştır.
Autekoloji: Türlere ait bireylerin ekolojisini inceleme
Sinekoloji: Doğa bulunan bitki hayvanların ekolojisinin incelenmesi
Bu iki alt bölüm ekolojinin önemli katkıları olmuştur. Bu alt iki bilim dalına daha sonraları populasyon ekolojisi eklenmiştir.
Çevre biliminde 1960 sonrasında yoğun olarak deneysel ve matematiksel çalışmalar ön plana çıkmıştır. Fakat bu durum ekolojinin çalışma alanını laboratuvarla sınırlamaya başlamıştır. Bu da çevre biliminde modelleme yöntemini ortaya çıkarmıştır.
Günümüzde çevre bilimi özel olarak zooloji ve botanik, genel olarak biyoloji bilimi içersinde yer alıyor gözükse de çevre bilimi kendi dallarını ortaya çıkarmıştır. Disiplinler bir çalışma alanı olarak bilim dünyasında yerini almıştır.
Sonuç olarak Ekoloji, organizmalarla, içinde yaşandıkları ortamı ve bu iki varlığa ait karşılıklı etki ve ilişkileri inceleyen bir bilim dalıdır.
Araştırma konusu, yöntemi ve amaçlarındaki bazı özellikleri yardımıyla ekolojiyi diğer doğa bilimlerinden ayırma olanağı vardır.
1) Her şeyden önce çevrebilim bütün canlılar için ortak olan ve canlılar üzerinde etki yapabilen temel konularla ilgilenir.
2) Diğer bir ayırıcı özelliği ise çevrebiliminin bir canlıya ait belirli organları ve bu organlardaki hayat süreçlerini değil, canlıların içinde bulundukları hayat ortamı ile olan karşılıklı ilişkilerini incelemesidir.
Çevre Hakkında, Doğal Çevre
Bu bölümde çevre bilimi, Çevre kavramı, Çevre biliminin tarihsel gelişimi, Çevre biliminin diğer bilim dalları ile olan ilişkilerini ve temel kavramları üzerinde durulacaktır.
Çevre Bilimi
Çevre bilimi nedir; canlıların birbirleriyle ve çevreleriyle olan etkileşimlerini inceleyen bilim dalıdır. Bugün dünya üzerinde yaklaşık olarak bir milyar canlı türü yaşamaktadır. Türlerin birbirleriyle ve çevreleriyle karmaşık şekilde olan ilişkileri ekolojik yaklaşımlarla yorumlanabilmektedir. Buradan şunu iyice anlamamız gerekir ki bu bir yaklaşımdır önümüzdeki yıl ve yüzyıllarda bu yaklaşımlar değişebilir.
Sistemin parçası olarak hayatım devam ettiren insanların sağlıklı ve mutlu yaşayabilmesi için, doğada bulunan canlı ve cansız varlıklar arasında var olan dengenin korunması gerekmektedir. Bu dengeyi korumak, Yeni bir denge oluşturarak değil var olan dengenin korunması ile olmalıdır. Örneğin; insanlar seviyor ya da hoşlanıyor diye bozkır bitki örtüsü ağaç formundaki bitkilere dönüştürülmemelidir. Çünkü bozkır var olan denge içinde biyolojik açıdan önemli bir yere sahiptir.
Çevre bilimi, daha önceleri insanlarda fazla ilgi uyandırmayan bir bilim dalıydı. Çünkü, önceki yüzyıllarda çevre problemleri yoktu veya bu kadar geleceği tehdit edecek düzeyde değildi ya da günümüzdeki gibi insan ve canlı sağlığını tehdit eder boyutlara ulaşmamıştı. Nesli tükenme ile karşı karşıya kalan tür sayısı bu kadar artmamıştı.
Günümüzde teknoloji ve sanayinin ilerlemesi ile çevre sorunları artmıştır. Ayrıca insanların bu konuda bilinçsiz olmalarından kaynaklanan birçok çevre problemi yaşanmaktadır. Örneğin, kimyasal maddelerin aşırı kullanılması; toprağı, suyu kirletmekte ve insanlarda ağır seyreden hastalıklara sebep olmakta, yine toprağın düzensiz sulanması su kaynaklarım kurutmakta ve toprağı çoraklaştırmaktadır. Bunun gibi çevresel problemler çevre biliminin önemini gün geçtikçe artırmaktadır. Bu sebeple çevre bilimi dersi formal eğitimin yanı sıra, çeşitli kuruluşlar tarafından da verilerek insanlara çevre bilinci kazandırılmalıdır.
Çevre Nedir
Çevre sözcüğünün toplumların günlük dilinde yaygın olarak kullanılması 1970'li yılların başına rastlamaktadır. Çevre kavramı, ilk bakışta açık ve yalın görünse de, incelendiğinde, karmaşık bir yapıda olduğu ortaya çıkmaktadır. Çevre sorunlarının giderek artması sebebiyle çevre kavramının tanımları da farklı bilim dallarına göre değişerek artmaktadır. Bu tanımlar genellikle biyoloji ağırlıklı olmakla beraber toplum bilimi, yönetim bilimi, eğitim bilimi gibi alanlarda da bulunmaktadır.
Çevre; insanın sosyal, biyolojik ve kimyasal bütün faaliyetlerini devam ettirdiği bir ortamdır. Çevre; çok geniş tarifi içerisinde jeoloji, hidroloji-mineraloji (petrol, su mineralleri gibi) kaynaklarının yanında tabi olan veya olmayan bitki örtüsünün ve insanların doğrudan etkisinde bulunduğu yüzeysel toprağı içine alır.
Çevreyi, insan etkisinden ayrı olarak düşünmek mümkün değildir. Çünkü çevre, yalnızca derimizin dışındaki dünya değil, etkilediğimiz, etkilendiğimiz, biçimlediğimiz, iç dünyamızla yoğurduğumuz ve aynı zamanda kendimizi gerçekleştirdiğimiz, yani biz olduğumuz yerdir.
Çevre incelenirken doğal ve yapay çevre olarak ele alınmaktadır. Doğal çevre, insanın oluşumuna katkıda bulunmadığı, yani insan elinden çıkmayan ve "henüz insanın müdahale edemediği veya değiştiremediği tüm doğal varlıklar olarak tanımlanabilir". Hava, su, toprak, insan, bitki ve hayvan toplulukları gibi canlı ve cansız varlıklar bu doğal çevrenin parçalarıdır. Yapay çevre ise, insanlığın başlangıcından itibaren günümüze kadar insan tarafından doğal çevreden yararlanılarak oluşturulan tüm varlıklar (kentler, evler, yollar) olarak tanımlanmaktadır. Bu yaklaşıma göre çevrede üç düzey ayırt edilebilir;
1. Mikro-çevre: kişisel mekan yada bir gruba özgü mekan.
2. Mezo-çevre: evler, komşuluk birimi, mahalle.
3. Makro-çevre: kent, kentsel topluluk ve bölgeyi temsil eder.
Yukarıdaki açıklamalar doğrultusunda çevre kavramı bir bütün olarak "insan faaliyetleri ve canlı varlıklar üzerinde, hemen ya da süre içerisinde dolaylı ya da dolaysız bir etkide bulunabilecek fiziksel, kimyasal, biyolojik ve toplumsal etkenlerin belirli bir zamandaki toplamıdır".
